【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種寬帶全向高增益天線，尤其是涉及一種應用于車載通信系統(tǒng)的寬帶全向高增益天線，主要解決傳統(tǒng)全向天線增益較低、帶寬較窄的問題。
技術介紹
1、隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，人們對應用于無線通信領域的天線提出了越來越高的要求。全向高增益天線因其具有覆蓋范圍廣、抗干擾能力強等優(yōu)勢，目前已廣泛應用于各種車載通信、基站通信系統(tǒng)之中。為了實現(xiàn)全向高增益天線目前有兩種方式：一是利用某些天線本身具有的全向性，通過在垂直與全向切面的方向上組陣達到提高天線增益的目的，進而實現(xiàn)高增益的全向方向圖；二是使用高增益的定向天線作為陣列天線單元組成平面圓環(huán)陣列，由各個天線單元的方向圖互補形成高增益的全向方向圖。
2、西安電子科技大學在其申請的專利文獻“寬帶全向高增益線陣列天線”(申請?zhí)朿n202210730483.5，申請公布號cn?114899619?a)中公開了一種寬帶全向高增益天線陣列，該天線將天線陣列分為獨立的四個線陣列天線，并以平行垂直的方式排列，固定在一分四功分器底座上，每一個線陣列天線均采用四個定向天線作為單元組成四元線陣，從而獲得高增益，再將四個線陣列天線環(huán)狀排列固定在一分四功分器底座上，獲得全向的方向圖。該天線頻帶寬、全向性良好、結(jié)構(gòu)簡單易于制造。但是，該天線仍然存在的不足之處是，對于信道容量要求更高的使用場景，其天線帶寬仍然無法滿足。
3、中國船舶重工集團公司第七二四研究所在其申請的專利文獻“一種高增益全向雙錐天線陣的實現(xiàn)方法”(申請?zhí)朿n202110060816.3，申請公布號cn?112886279
4、綜上所述，現(xiàn)有技術雖然能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的寬帶與高增益，但仍然無法滿足對信道容量要求更高的使用場景。同時，對于高增益全向雙錐天線陣的并聯(lián)饋電方法，也存在可以改進的余地。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術針對現(xiàn)有技術不足，為了實現(xiàn)饋電簡單、增益更高、帶寬更寬的寬帶全向高增益天線，提出一種寬帶全向天線單元，并基于所述寬帶全向天線單元提出一種應用于車載通信系統(tǒng)的寬帶全向高增益天線。與傳統(tǒng)全向天線相比，該全向天線具有饋電簡單、增益更高、帶寬更寬等優(yōu)點。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用的技術方案：
3、一種寬帶全向天線單元(1)，由支撐結(jié)構(gòu)(2)、輻射結(jié)構(gòu)(3)、扼流片(4)、無源耦合結(jié)構(gòu)(5)和饋電接口(6)組成，所述支撐結(jié)構(gòu)(2)穿過輻射結(jié)構(gòu)(3)、扼流片(4)、無源耦合結(jié)構(gòu)(5)的中心圓孔且中間設有天線饋電同軸線的通道；所述輻射結(jié)構(gòu)(3)由上輻射臂(7)、下輻射臂(8)和短路塊(9)組成，上輻射臂(7)與下輻射臂(8)采用雙錐天線的形式展寬天線駐波帶寬，短路塊(9)采用扇環(huán)柱形結(jié)構(gòu)并設置在偏離中心軸線的位置；所述無源耦合結(jié)構(gòu)(5)采用碗狀結(jié)構(gòu)，設置在輻射結(jié)構(gòu)(3)的正上方；所述饋電接口(6)設置在下輻射臂(8)上，饋電接口(6)偏離中心軸線且與短路塊(9)的偏離方向相反。
4、扼流片(4)位于下輻射臂(8)下方，提高了天線單元之間的隔離度；無源耦合結(jié)構(gòu)(5)位于上輻射臂(7)上方，以耦合的方式引入新的諧振點，提高了天線的工作帶寬。
5、所述的寬帶全向天線單元(1)，短路塊(9)設置在上輻射臂(7)與下輻射臂(8)之間且偏離中心軸線的位置，饋電接口(6)設置在下輻射臂(8)靠近上輻射臂(7)的一側(cè)，饋電接口(6)從下輻射臂(8)的下方伸到上方。所述饋電接口(6)的位置偏離中心軸線；所述短路塊(9)的位置偏離中心軸線，短路塊(9)偏離中心的方向與饋電接口(6)的偏離方向相對，提高了輻射方向圖的對稱性；
6、所述的寬帶全向天線單元(1)，短路塊(9)偏離天線軸線中心的偏離的距離為r1，饋電接口(6)偏離天線軸線中心的偏離方向與短路塊(9)相反，偏離的距離為r2。
7、短路塊(9)偏離中心的距離r1為23～33mm；饋電接口(6)偏離中心的距離r2為26～36mm。所述短路塊(9)為扇環(huán)柱形。下輻射臂(8)下端有四個突出的臺階，在臺階上設置有通孔用于安裝短路塊(9)，相反的一邊有天線單元的饋電接口(6)的安裝孔位。
8、所述的寬帶全向天線單元(1)，支撐結(jié)構(gòu)(2)下端的側(cè)壁上設置有一腰形孔，所述腰形孔面朝的方向與饋電接口(6)偏離天線軸線中心的方向一致，以實現(xiàn)饋電同軸線與饋電接口(6)的連接；所述下輻射臂(8)、上輻射臂(7)、扼流片(4)和無源耦合結(jié)構(gòu)(5)上均設置有減重孔，用于減輕天線重量。
9、所述的寬帶全向天線單元(1)，上輻射臂(7)位于下輻射臂(8)的正上方，與下輻射臂(8)的距離為h2；上輻射臂(7)與支撐結(jié)構(gòu)(2)不相連，而是通過短路塊(9)與饋電接口(6)與下輻射臂(8)相連。上輻射臂(7)位于下輻射臂(8)的正上方h2處，h2為5～8mm。
10、所述的寬帶全向天線單元(1)，扼流片(4)為圓形薄片，扼流片(4)通過支撐結(jié)構(gòu)(2)上設置的螺絲孔與支撐結(jié)構(gòu)(2)相連接；同時，扼流片(4)通過下輻射臂(8)下端的臺階上的通孔與下輻射臂(8)相連接；扼流片(4)位于下輻射臂(8)的正下方，與下輻射臂(8)的距離為h1；扼流片(4)位于下輻射臂(8)的正下方h1處，h1為3～6mm。扼流片(4)上設置有兩圈減重孔，每圈減重孔有12個呈圓形均勻排列，兩圈減重孔對齊排布。
11、所述的寬帶全向天線單元(1)，無源耦合結(jié)構(gòu)(5)為碗狀結(jié)構(gòu)，無源耦合結(jié)構(gòu)(5)位于上輻射臂(7)正上方h3處，無源耦合結(jié)構(gòu)(5)與上輻射臂(7)的距離h3為27～35mm。
12、一種應用于車載通信系統(tǒng)的寬帶全向高增益天線，由四個完全相同的寬帶全向天線單元(1)組成，使用四個寬帶全向天線單元(1)組陣，相鄰兩個寬帶全向天線單元(1)具有繞天線軸線旋轉(zhuǎn)90°的朝向角度差。天線整體采用全金屬結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)(2)、下輻射臂(8)、短路塊(9)、上輻射臂(7)、扼流片(4)和無源耦合結(jié)構(gòu)(5)均采用相同的金屬材料。
13、本專利技術與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：
14、第一，本專利技術采用中空的圓環(huán)柱形金屬作為天線的支撐結(jié)構(gòu)，通過將饋電同軸線設置在支撐結(jié)構(gòu)中的方式避免了饋電結(jié)構(gòu)對天線輻射方向圖的影響，通過將饋電同軸線從支撐結(jié)構(gòu)側(cè)壁的腰形孔中引出的方式實現(xiàn)饋電，解決了高增益全向雙錐天線陣的并聯(lián)饋電難的問題，具有饋電簡單的優(yōu)點。
15、第二，本專利技術通過使用雙錐天線作為天線單元來擴展天線的駐波帶寬，同時采用無源耦合結(jié)構(gòu)為天線引入新諧振點的方式來進一步擴展天線的駐波帶寬。使得本專利技術的天線具有更寬的駐波帶寬。...
【技術保護點】
1.一種寬帶全向天線單元(1)，由支撐結(jié)構(gòu)(2)、輻射結(jié)構(gòu)(3)、扼流片(4)、無源耦合結(jié)構(gòu)(5)和饋電接口(6)組成，其特征在于：所述支撐結(jié)構(gòu)(2)穿過輻射結(jié)構(gòu)(3)、扼流片(4)、無源耦合結(jié)構(gòu)(5)的中心圓孔且中間設有天線饋電同軸線的通道；所述輻射結(jié)構(gòu)(3)由上輻射臂(7)、下輻射臂(8)和短路塊(9)組成，上輻射臂(7)與下輻射臂(8)采用雙錐天線的形式展寬天線駐波帶寬，短路塊(9)采用扇環(huán)柱形結(jié)構(gòu)并設置在偏離中心軸線的位置；所述無源耦合結(jié)構(gòu)(5)采用碗狀結(jié)構(gòu)，設置在輻射結(jié)構(gòu)(3)的正上方；所述饋電接口(6)設置在下輻射臂(8)上，饋電接口(6)偏離中心軸線且與短路塊(9)的偏離方向相反。
2.根據(jù)權利要求1所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：短路塊(9)設置在上輻射臂(7)與下輻射臂(8)之間且偏離中心軸線的位置，饋電接口(6)設置在下輻射臂(8)靠近上輻射臂(7)的一側(cè)，饋電接口(6)從下輻射臂(8)的下方伸到上方。
3.根據(jù)權利要求2所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：短路塊(9)偏離天線軸線中心的偏離的距離為R1，饋電接口(6)偏
4.根據(jù)權利要求3所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：短路塊(9)偏離中心的距離R1為23～33mm；饋電接口(6)偏離天線軸線中心的距離R2為26～36mm。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：支撐結(jié)構(gòu)(2)下端的側(cè)壁上設置有一腰形孔，所述腰形孔面朝的方向與饋電接口(6)偏離天線軸線中心的方向一致，以實現(xiàn)饋電同軸線與饋電接口(6)的連接；所述下輻射臂(8)、上輻射臂(7)、扼流片(4)和無源耦合結(jié)構(gòu)(5)上均設置有減重孔，用于減輕天線重量。
6.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：上輻射臂(7)位于下輻射臂(8)的正上方，上輻射臂(7)與下輻射臂(8)的距離為H2；上輻射臂(7)通過短路塊(9)與饋電接口(6)與下輻射臂(8)相連。
7.根據(jù)權利要求6所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：扼流片(4)為圓形薄片，扼流片(4)通過支撐結(jié)構(gòu)(2)上設置的螺絲孔與支撐結(jié)構(gòu)(2)相連接；同時，扼流片(4)通過下輻射臂(8)下端的臺階上的通孔與下輻射臂(8)相連接；扼流片(4)位于下輻射臂(8)的正下方H1處，H1為3～6mm。
8.根據(jù)權利要求6所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：無源耦合結(jié)構(gòu)(5)為碗狀結(jié)構(gòu)，無源耦合結(jié)構(gòu)(5)位于上輻射臂(7)正上方H3處，無源耦合結(jié)構(gòu)(5)與上輻射臂(7)的距離H3為27～35mm。
9.一種應用于車載通信系統(tǒng)的寬帶全向高增益天線，由四個完全相同的寬帶全向天線單元(1)組成，使用四個寬帶全向天線單元(1)組陣，相鄰兩個寬帶全向天線單元(1)具有繞天線軸線旋轉(zhuǎn)90°的朝向角度差。
10.根據(jù)權利要求9所述的應用于車載通信系統(tǒng)的寬帶全向高增益天線，其特征在于：支撐結(jié)構(gòu)(2)、下輻射臂(8)、短路塊(9)、上輻射臂(7)、扼流片(4)和無源耦合結(jié)構(gòu)(5)均采用相同的金屬材料。
...【技術特征摘要】
1.一種寬帶全向天線單元(1)，由支撐結(jié)構(gòu)(2)、輻射結(jié)構(gòu)(3)、扼流片(4)、無源耦合結(jié)構(gòu)(5)和饋電接口(6)組成，其特征在于：所述支撐結(jié)構(gòu)(2)穿過輻射結(jié)構(gòu)(3)、扼流片(4)、無源耦合結(jié)構(gòu)(5)的中心圓孔且中間設有天線饋電同軸線的通道；所述輻射結(jié)構(gòu)(3)由上輻射臂(7)、下輻射臂(8)和短路塊(9)組成，上輻射臂(7)與下輻射臂(8)采用雙錐天線的形式展寬天線駐波帶寬，短路塊(9)采用扇環(huán)柱形結(jié)構(gòu)并設置在偏離中心軸線的位置；所述無源耦合結(jié)構(gòu)(5)采用碗狀結(jié)構(gòu)，設置在輻射結(jié)構(gòu)(3)的正上方；所述饋電接口(6)設置在下輻射臂(8)上，饋電接口(6)偏離中心軸線且與短路塊(9)的偏離方向相反。
2.根據(jù)權利要求1所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：短路塊(9)設置在上輻射臂(7)與下輻射臂(8)之間且偏離中心軸線的位置，饋電接口(6)設置在下輻射臂(8)靠近上輻射臂(7)的一側(cè)，饋電接口(6)從下輻射臂(8)的下方伸到上方。
3.根據(jù)權利要求2所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：短路塊(9)偏離天線軸線中心的偏離的距離為r1，饋電接口(6)偏離天線軸線中心的偏離方向與短路塊(9)相反，偏離的距離為r2。
4.根據(jù)權利要求3所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：短路塊(9)偏離中心的距離r1為23～33mm；饋電接口(6)偏離天線軸線中心的距離r2為26～36mm。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的寬帶全向天線單元(1)，其特征在于：支撐結(jié)構(gòu)(2)下端的側(cè)壁上設置有一腰形孔，所述腰形孔面朝...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張志亞，張鑼倫，王碩，
申請(專利權)人：西安伊鼎智能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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